CN106383416B - 一种显示装置及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示装置及其制作方法，涉及光电显示领域。所述显示装置包括：背光单元；设置在所述背光单元上的液晶显示屏；与所述液晶显示屏远离所述背光单元的一侧贴合的平凸透镜单元；与所述平凸透镜单元上的曲面贴合的凹透镜单元；设置在所述凹透镜单元远离所述平凸透镜单元的曲面上的柱透镜光栅。所述显示装置的制作方法包括：利用光学胶贴合液晶显示屏形成平凸透镜单元，贴合平凸透镜单元形成凹透镜单元；在凹透镜单元远离平凸透镜单元的曲面贴附柱透镜光栅。所述显示装置可以改善视角体验，增大用户可视影像范围，还可以减小显示装置边缘串扰，给用户带来沉浸式的体验，提供更具深度感的影像信息。

Description

一种显示装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及光电显示技术领域，具体而言，涉及一种显示装置及其制作方法。
背景技术
现实的三维立体世界为人的双眼提供了两幅具有一定位差的影像，当两幅具有一定位差的影像映入双眼后即形成了立体视觉所需的视差，经视神经中枢的融合反射以及视觉心理反应便产生了三维立体感觉。利用这个原理，通过显示器将两副具有位差的左、右影像分别呈现给左眼和右眼，就能获得3D的感觉。
目前的裸眼3D立体显示装置为平面屏幕。当屏幕较大或者观看距离较近时，屏幕的左右区域相对人眼具有较大的张角，当用户视线偏离屏幕中心位置后，微透镜单元的面型有较大变化，观看到的立体影像存在较大的串扰，影响立体显示品质。此外，3D显示需要带给用户身临其境的视觉体验，平面屏幕立体显示装置给人的沉浸式体验不够深入。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可以裸眼观看3D影像信息的显示装置，通过平凸透镜单元和凹透镜单元形成曲面状的3D显示屏，以改善上述问题。
本发明的另一目的在于提供所述显示装置的制作方法，所述制作方法简单实用。
本发明较佳实施例提供一种显示装置，用于显示可裸眼观看的3D影像信息。所述显示装置包括：背光单元；设置在所述背光单元上的液晶显示屏；与所述液晶显示屏远离所述背光单元的一侧贴合的平凸透镜单元；与所述平凸透镜单元上的曲面贴合的凹透镜单元；设置在所述凹透镜单元远离所述平凸透镜单元的曲面上的柱透镜光栅。其中，所述平凸透镜单元与所述液晶显示屏的贴合处为平面；所述凹透镜单元的折射率小于所述平凸透镜单元的折射率。
进一步地，上述显示装置中的所述液晶显示屏包括：第一基板；与所述第一基板正对设置的且靠近所述背光单元的第二基板；以及设置在所述第一基板之上远离所述第二基板一侧的第一偏光片；设置在所述第二基板之上远离所述第一基板一侧的第二偏光片；所述第一偏光片与所述第二偏光片偏光方向正交设置。
进一步地，上述显示装置中的所述第一基板为彩色滤光片，所述第二基板为薄膜晶体管阵列基板。
进一步地，上述显示装置中的所述平凸透镜单元、所述凹透镜单元、所述柱透镜光栅为固化后的液态光学胶。
进一步地，上述显示装置还包括设置在所述柱透镜光栅上的用于保护所述柱透镜光栅的曲面玻璃。
进一步地，上述显示装置中的所述柱透镜光栅包括多个用于形成视觉差且并列平行成阵列的微透镜单元。
本发明较佳实施例还提供一种显示装置的制作方法，所述显示装置基于液晶显示屏而制作，所述液晶显示屏包括第一偏光片。所述制作方法包括：
在所述第一偏光片一侧涂布第一光学胶。
用第一模具覆盖在所述第一光学胶的表面并挤压，使所述第一光学胶固化成型。
在所述第一光学胶固化成型后，脱除所述第一模具，形成平凸透镜单元。
在所述平凸透镜单元的表面涂布折射率比所述第一光学胶小的第二光学胶。
用第二模具覆盖在所述第二光学胶表面并挤压，使所述第二光学胶固化成型。
在所述第二光学胶固化成型后，脱除所述第二模具，形成凹透镜单元。
将柱透镜光栅贴附在所述凹透镜单元远离所述平凸透镜单元的曲面上。
进一步地，在所述将柱透镜光栅贴附在所述凹透镜单元远离所述平凸透镜单元的曲面上的步骤之后，上述制作方法还包括：在所述柱透镜光栅上远离所述凹透镜单元一侧设置用于保护所述柱透镜光栅的曲面玻璃。
进一步地，上述制作方法中的所述第一光学胶、第二光学胶涂布的方式为旋涂或刮涂。
进一步地，上述制作方法中的所述第一光学胶、第二光学胶固化成型的方式为利用紫外线照射。
所述显示装置与现有的平面屏幕立体显示装置相比，所述显示装置通过在平面液晶显示屏上设置平凸透镜单元、凹透镜单元和柱透镜光栅形成曲面显示屏。所述显示装置可以增强3D显示用户体验，即给用户带来沉浸式的体验，提供更具深度感的影像信息，可以为用户更提供更好的视觉享受。曲面显示屏的设计使所述显示装置具有更宽广的立体视角，可以改善用户的视角体验，增大用户可视影像范围，并降低所述显示装置在大视角观看时产生的色差现象。所述柱透镜光栅中的微透镜单元主轴逐渐向用户视线方向偏移，减少显示屏不同区域之间的差异，减小所述显示装置的边缘串扰，提高立体显示的品质。所述显示装置的制作方法简单实用、易操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明较佳实施例提供的显示装置的内部结构剖面图。
图2为本发明较佳实施例提供的显示装置设置曲面玻璃后的剖面图。
图3为本发明较佳实施例提供的显示装置的外观图。
图4为本发明较佳实施例提供的显示装置的制作方法的步骤流程图。
图5为本发明较佳实施例提供的显示装置中的液晶显示屏结构图。
图6为本发明较佳实施例提供的显示装置的制作方法中的涂布第一光学胶的剖面图。
图7为本发明较佳实施例提供的显示装置的制作方法中的第一光学胶固化成型的剖面图。
图8为本发明较佳实施例提供的显示装置的制作方法中形成平凸透镜单元的剖面图。
图9为本发明较佳实施例提供的显示装置的制作方法中的涂布第二光学胶的剖面图。
图10为本发明较佳实施例提供的显示装置的制作方法中的第二光学胶固化成型的剖面图。
图11为本发明较佳实施例提供的显示装置的制作方法中形成凹透镜单元的剖面图。
图标：100-显示装置；110-背光单元；120-液晶显示屏；121-第一基板；122-第二基板；123-第一偏光片；124-第二偏光片；130-平凸透镜单元；131-第一光学胶；132-第一模具；140-凹透镜单元；141-第二光学胶；142-第二模具；150-柱透镜光栅；151-微透镜单元；152-粘合胶；160-曲面玻璃。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，本发明的实施例提供一种显示装置100。所述显示装置100包括：背光单元110；设置在所述背光单元110上的液晶显示屏120；与所述液晶显示屏120远离所述背光单元110的一侧贴合的平凸透镜单元130；与所述平凸透镜单元130上的曲面贴合的凹透镜单元140；设置在所述凹透镜单元140远离所述平凸透镜单元130的曲面上的柱透镜光栅150。其中，所述平凸透镜单元130与所述液晶显示屏120的贴合处为平面；所述凹透镜单元140的折射率小于所述平凸透镜单元130的折射率。
具体地，所述平凸透镜单元130与所述凹透镜单元140贴合处具有相同的弧面结构，其贴合处可以无间隙。所述柱透镜光栅150通过粘合胶152贴附在所述凹透镜单元140远离所述平凸透镜单元130的曲面上，其贴合处可以无间隙，所述粘合胶152可以是光学透明胶或液态胶。
请参照图1，在本具体实施例中，所述液晶显示屏120包括：第一基板121；与所述第一基板121正对设置的且靠近所述背光单元110的第二基板122；以及设置在所述第一基板121之上远离所述第二基板122一侧的第一偏光片123；设置在所述第二基板122之上远离所述第一基板121一侧的第二偏光片124；所述第一偏光片123与所述第二偏光片124偏光方向正交设置。
具体地，背光单元110发射出可见光，通过所述第一偏光片123、第二偏光片124形成平行的偏振光，然后光线经由所述平凸透镜单元130射入凹透镜单元140，因所述凹透镜单元140的折射率小羽所述平凸透镜单元130的折射率，即光线从所述平凸透镜单元130与凹透镜单元140的贴合处开始汇聚射出所述凹透镜单元140。试验表明，射出的光线与所述凹透镜单元140的曲面垂直时，3D显示效果最佳。光线从所述凹透镜单元140射出后，透过所述柱透镜光栅150，通过微透镜单元151使形成影像信息的光线分离成有视觉差的影像的光线。
请参照图1，在本具体实施例中，所述第一基板121可以为彩色滤光片，可以精确选择欲通过的小范围波段光线，反射掉其他不希望通过的波段光线。所述第二基板122可以为薄膜晶体管阵列基板，所述第一基板121与第二基板122中间夹着液晶层。当电流通过晶体管产生电场变化，造成液晶分子偏转，藉以改变光线的偏极性，再利用偏光片决定像素的明暗状态。此外彩色滤光片形成每个像素。每个像素各包含红(R)、绿(G)、蓝(B)三颜色的子像素，即每个像素由三个子像素组成，这些发出红蓝绿色彩的子像素便构成了液晶显示屏120的影像画面。
请参照图1，在本具体实施例中，所述柱透镜光栅150包括多个并列且平行的微透镜单元151。所述微透镜单元151可以设置在一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)基材层上，所述PET基材层可以设置在玻璃垫片上，形成所述微透镜单元151的材料可以为液态光学胶。每个所述微透镜单元151覆盖的宽度可以是任意多个子像素宽度的整数倍，也可以不是所述子像素宽度的整数倍。例如，在排图时，根据视点数的多少而分别赋予所覆盖的不同子像素不同的信息，以实现对应视点信息的分离，使人的双眼分别接收到不同视点的信息，从而产生3D效果。
具体地，如果所述微透镜单元151覆盖了三个子像素，这三个子像素分别赋予1/2/3三个不同视差的信息，这就是3个视点；如果覆盖六个子像素，并分别赋予1/2/3/4/5/6六个不同视差的信息，就是6个视点；如果覆盖六个子像素，并分别赋予11/22/33三个不同视差的信息，即每两个相邻的子像素赋予相同的信息，则仍然是3个视点。实验表明，覆盖后的多个所述微透镜单元151的长轴与同一种颜色子像素(如R/G/B)的长轴垂直时，即相对于一般放置的显示屏，当多个所述微透镜单元151呈竖直状设置在显示屏上时(这种覆盖排布方式可以称为直排)，呈现的3D效果更好，可以避免彩边。直排时的所述显示装置100可以应用于小尺寸领域，例如手机，平板电脑等。上述多个微透镜单元151的排布方式还可以是斜排，具体地，覆盖后的多个所述微透镜单元151的长轴与同一种颜色子像素长轴方向倾斜成一定角度，该优选的角度范围可以为15～25°。斜排时，所述显示装置100可以克服摩尔纹的影响，较多应用于多视点大尺寸领域(例如广告机)。其中，多个所述微透镜单元151的结构可以是完全相同的。透过所述任意多子像素的光经由所述微透镜单元151分离后，再发射出去，发射出去的光线可以汇聚在所述凹透镜单元140的凹面所对应的轴心线上，当人的双眼处于特定位置(例如处于所述的轴心线上)并分别接收两个不同方向的略有差异的信息时，由于呈现给两眼的影像信息有一定的视差，经过大脑融合后便产生了立体视觉。
请参照图1，在本具体实施例中，假设所述平凸透镜单元130的折射率为n1，所述凹透镜单元140的折射率为n2，且n1>n2。令屏幕中心位置所述平凸透镜单元130的厚度为d1，所述凹透镜单元140边缘厚度为d2，所述凹透镜单元140中心的厚度为d3，在屏幕左右对称的任意一个位置点，平凸透镜单元130的厚度为dm，光线折射进入所述凹透镜单元140后传播的路径长度为dn。为使从所述凹透镜单元140射出的光线与其界面垂直，则在平凸透镜单元130与凹透镜单元140内部任意两束光线的光程差满足n1(d1-dm)+n2(d3-dn)＝0，即使光线开始汇聚，汇聚方向朝向所述显示装置100显示曲面的曲率半径r所指圆心、圆心在所述凹透镜单元140的轴线或者用户观察位置。
在本具体实施例中，所述平凸透镜单元130、所述凹透镜单元140、所述柱透镜光栅150为固化后的液态光学胶。所述液态光学胶无色透明，透光度高，可在常温或中温条件下固化，且固化收缩率小，耐变黄。
请参照图2，在本具体实施例中，所述显示装置100还包括设置在所述柱透镜光栅150上的用于保护所述柱透镜光栅150的曲面玻璃160。其中，设置的所述曲面玻璃160可以与微透镜单元151有间隙，或者在曲面玻璃160与微透镜单元151之间可以填充一种折射率低于所述柱透镜光栅150折射率的材料。所述曲面玻璃160的弧面结构可以与所述凹透镜单元140靠近所述柱透镜光栅150一侧的曲面结构相同，即两者曲率相同。请参照图3，所述显示装置100的曲面呈圆柱的曲面，所述显示装置100可以设有底座，所述底座用于支撑所述显示装置100。
请参照图4，本发明的实施例提供一种的所述显示装置100的制作方法。请参照图5，所述显示装置100基于液晶显示屏120制作，所述液晶显示屏120包括第一偏光片123。所述制作方法包括：
步骤S101，在所述液晶显示屏120上涂布第一光学胶131。
请参照图6，在所述液晶显示屏120的第一偏光片123上涂布一层厚度不小于d1的第一光学胶131，涂布的方式可以是旋涂或刮涂。
步骤S102，用第一模具132覆盖第一光学胶131，并用紫外线照射。
请参照图7，被覆盖的第一光学胶131的中间厚度为d1，在紫外光照的情况下进行固化成型。所述第一模具132的曲率半径决定了所述平凸透镜单元130的焦距大小。
步骤S103，在所述第一光学胶131固化成型后，脱除所述第一模具132，形成平凸透镜单元130。
请参照图8，脱除第一模具132后，平凸透镜单元130的中央位置的厚度为d1。
步骤S104，在平凸透镜单元130上涂布第二光学胶141。
请参照图9，涂布的第二光学胶141的边缘厚度不小于d2，涂布的方式可以是旋涂或刮涂，且成型后的凹透镜单元140折射率比平凸透镜单元130的折射率小。
步骤S105，用第二模具142覆盖在所述第二光学胶141表面并挤压，然后用紫外线照射。
请参照图10，被覆盖的第二光学胶141的中间厚度为d3，在紫外线照射下固化成型。所述第二模具142的曲率半径决定所述显示装置100显示曲面曲率半径r的大小。
步骤S106，在所述第二光学胶141固化成型后，脱除所述第二模具142，形成凹透镜单元140。
请参照图11，成型后的所述凹透镜单元140的中间厚度为d3，边缘厚度为d2。
步骤S107，在凹透镜单元140上贴附柱透镜光栅150。
请参照图1，所述柱透镜光栅150贴附在所述凹透镜单元140远离所述平凸透镜单元130的曲面上。具体贴附的方式可以是利用粘合胶152，通过滚压等方式使所述柱透镜光栅150贴附在所述凹透镜单元140的曲面上，所述粘合胶152可以是光学透明胶或者液态胶。
步骤S108，在步骤S107之后，设置用于保护柱透镜光栅150的曲面玻璃160。
请参照图2，所述曲面玻璃160的曲率半径可以和所述显示装置100的曲率半径r相同，所述曲面玻璃160与所述微透镜单元151之间可以有间隙或者在所述曲面玻璃160与所述微透镜单元151之间可以填充一种折射率低于所述柱透镜光栅150折射率的光学胶。
综上所述，所述显示装置与现有的平面屏幕立体显示装置相比，所述显示装置通过在平面液晶显示屏上设置平凸透镜单元、凹透镜单元和柱透镜光栅形成曲面显示屏。所述显示装置可以增强3D显示用户体验，即给用户带来沉浸式的体验，提供更具深度感的影像信息。曲面显示屏的设计使所述显示装置具有更宽广的立体视角，可以改善用户的视角体验，增大用户可视影像范围，并降低所述显示装置在大视角观看时产生的色差现象。所述柱透镜光栅中的微透镜单元主轴逐渐向用户视线方向偏移，减少显示屏不同区域之间的差异，减小所述显示装置的边缘串扰，提高立体显示的品质。所述显示装置的制作方法简单实用、易操作。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，还需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种显示装置，用于显示可裸眼观看的3D影像信息，其特征在于，所述显示装置包括：
背光单元；
设置在所述背光单元上的液晶显示屏；
与所述液晶显示屏远离所述背光单元的一侧贴合的平凸透镜单元；
与所述平凸透镜单元上的曲面贴合的凹透镜单元；及
设置在所述凹透镜单元远离所述平凸透镜单元的曲面上的柱透镜光栅，其中：
所述平凸透镜单元与所述液晶显示屏的贴合处为平面；所述凹透镜单元的折射率小于所述平凸透镜单元的折射率。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述液晶显示屏包括：第一基板；与所述第一基板正对设置的且靠近所述背光单元的第二基板；以及设置在所述第一基板之上远离所述第二基板一侧的第一偏光片；设置在所述第二基板之上远离所述第一基板一侧的第二偏光片；所述第一偏光片与所述第二偏光片偏光方向正交设置。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述第一基板为彩色滤光片，所述第二基板为薄膜晶体管阵列基板。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述平凸透镜单元、所述凹透镜单元、所述柱透镜光栅为固化后的液态光学胶。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括设置在所述柱透镜光栅上的用于保护所述柱透镜光栅的曲面玻璃。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述柱透镜光栅包括多个用于形成视觉差且相互平行成阵列的柱状微透镜单元。
7.一种显示装置的制作方法，其特征在于，所述显示装置基于液晶显示屏而制作，所述液晶显示屏包括第一偏光片，所述制作方法包括：
在所述第一偏光片一侧涂布第一光学胶；
用第一模具覆盖在所述第一光学胶的表面并挤压，使所述第一光学胶固化成型；
在所述第一光学胶固化成型后，脱除所述第一模具，形成平凸透镜单元；
在所述平凸透镜单元的表面涂布比所述第一光学胶的折射率小的第二光学胶；
用第二模具覆盖在所述第二光学胶表面并挤压，使所述第二光学胶固化成型；
在所述第二光学胶固化成型后，脱除所述第二模具，形成凹透镜单元；
将柱透镜光栅贴附在所述凹透镜单元远离所述平凸透镜单元的曲面上。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，在所述将柱透镜光栅贴附在所述凹透镜单元远离所述平凸透镜单元的曲面上的步骤之后，所述制作方法还包括：
在所述柱透镜光栅上远离所述凹透镜单元一侧设置用于保护所述柱透镜光栅的曲面玻璃。
9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述第一光学胶、第二光学胶涂布的方式为旋涂或刮涂。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述第一光学胶、第二光学胶固化成型的方式为利用紫外线照射。
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